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人工智能的历史、现状和未来

来源:《求是》2019/04 作者:谭铁牛 2019-02-16 09:00:00

  2018年2月25日,在平昌冬奥会闭幕式“?#26412;?分钟?#21271;?#28436;中,由沈阳新松机器人自动化股份有限公司研发的智能移动机器人与轮滑演员进行表演。 新华社记者 李钢/摄

  2018年5月3日,中国科学院发布国内首款云端人工智能芯片,理论峰值速度达每秒128万亿次定点运算,达到世界先进水平。 新华社记者 金立旺/摄

  2017年10月,在沙特阿拉伯首都利雅得举行的“未来投资倡议”大会上,机器人索菲亚被授予沙特公民身份,她也因此成为全球首个获得公民身份的机器人。图为2018年7月10日,在香港会展中心,机器人索菲亚亮相主舞台。 ISAAC LAWRENCE/视觉中国

  2018年11月22日, 在“伟大的变革——庆祝改革开放40周年大型展览”上,第三代国产骨科手术机器人“天玑?#38381;?#22312;模拟做手术,它是国际上首个?#35270;?#30151;覆盖脊柱全节段和骨盆髋臼手术的骨科机器人,性能指标达到国际领?#20154;?#24179;。 麦田/视觉中国

  如同蒸汽时代的蒸汽机、电气时代的发电机、信息时代的计算机和互联网,人工智能正成为推动人类进入智能时代的决定性力量。全球产?#21040;?#20805;分认识到人工智能技术引领新一轮产业变革的重大意义,纷纷转型发展,抢滩布局人工智能创新生态。世界主要发达国家均把发展人工智能作为提升国家竞争力、维护国家安全的重大战略,力图在国际科技竞争中掌握主导权。习近平总书记在十九届中央政治?#20540;?#20061;次集体学习时深刻指出,加快发展新一代人工智能是事关我国能否抓住新一轮科技革命和产业变革机遇的战略问题。错失一个机遇,就有可能错过整整一个时代。新一轮科技革命与产业变革已曙光可见,在这场关乎前途命运的大赛场上,我们必须抢抓机遇、奋起直追、力争超越。

概念与历程

  了解人工智能向?#26410;?#21435;,首先要知道人工智能从?#26410;?#26469;。1956年?#27169;?#40614;卡锡、明斯基等科学家在美国达特茅斯学院开会研?#24103;?#22914;何用机器模拟人的智能?#20445;状?#25552;出“人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)?#38381;?#19968;概念,标志着人工智能学科的诞生。

  人工智能是研究开发能够模拟、?#30001;?#21644;扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学,研究目的是促使智能机器会听(语音识别、机器翻译等)、会看(图像识别、文字识别等)、会说(语音合成、人机对话等)、会思考(人机对弈、定理证明等)、会学习(机器学习、知识表示等)、会行动(机器人、自动驾驶汽车等)。

  人工智能充满未知的探索道路曲折起伏。如何描述人工智能自1956年以来60余年的发展历程,学术界可谓仁者见仁、智者见智。我们将人工智能的发展历程划分为以下6个阶段:

  一是起步发展期:1956年—20世纪60年代初。人工智能概念提出后,相继取得了一批令人瞩目的研究成果,如机器定理证明、跳棋程序等,掀起人工智能发展的第一个高潮。

  二是?#27492;?#21457;展期:20世纪60年代—70年代初。人工智能发展初期的突破性进展大大提升了人?#23884;?#20154;工智能的期望,人们开始尝试更具挑战性的任务,并提出了一些不切实际的研发目标。然而,接二连三的失败和预期目标的落空(例如,无法用机器证明两个连续函数之和还是连续函数、机器翻译闹出笑话等),使人工智能的发展走入低?#21462;?/p>

  三是应用发展期:20世纪70年代初—80年代中。20世纪70年代出现的专家系统模拟人类专家的知识和经验解决特定领域的问题,实现了人工智能从理论研究走向?#23548;视?#29992;、从一般推理策略探讨转向运用专门知识的重大突破。专家系统在医疗、化学、地质等领域取得成功,推动人工智能走入应用发展的新高潮。

  四是低迷发展期:20世纪80年代中—90年代中。随着人工智能的应用规模不断扩大,专家系统存在的应用领域狭窄、缺乏常识性知识、知识获取困难、推理方法单一、缺乏分布式功能、难以与现有数据库兼容等问题逐渐暴露出来。

  五是稳步发展期:20世纪90年代中—2010年。由于网络技术特别是互联网技术的发展,加速了人工智能的创新研究,促使人工智能技术进一?#38454;?#21521;实用化。1997年国际商业机器公司(简称IBM)深蓝超?#37117;?#31639;机战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫,2008年IBM提出“智慧地球”的概念。以上都是这一时期的标志性事件。

  六是蓬勃发展期:2011年?#20004;瘛?#38543;着大数据、云计算、互联网、物联网等信息技术的发展,泛在感知数据和图?#26410;?#29702;器等计算平台推动以深度神经网络为代表的人工智能技术飞速发展,大幅跨越了科学与应用之间的“技术鸿沟?#20445;?#35832;如图像分类、语音识别、知?#27573;?#31572;、人机对弈、无人驾驶等人工智能技术实现了从?#23433;?#33021;用、不好用”到“可以用”的技术突破,迎来爆发式增长的新高潮。

现状与影响

  对于人工智能的发展现状,社会上存在一些“炒作?#34180;?#27604;如说,认为人工智能系统的智能水平即将全面超越人类水平、30年内机器人将统治世界、人类将成为人工智能的奴隶,等等。这些有意无意的“炒作”和错误认识会给人工智能的发展带来不利影响。因此,制定人工智能发展的战略、方针和政策,首先要准确把握人工智能技术和产业发展的现状。

  专用人工智能取得重要突破。从可应用性看,人工智能大体可分为专用人工智能和通用人工智能。面向特定任务(比如下围棋)的专用人工智能系统由于任务单一、需求明确、应用边界清晰、领域知识丰富、建模相对简单,形成了人工智能领域的单点突破,在局部智能水平的单项测试中可以超越人类智能。人工智能的近期进展主要集中在专用智能领域。例如,阿尔法狗(AlphaGo)在围棋比赛中战胜人类冠军,人工智能程序在大规模图像识别和人脸识别中达到了超越人类的水平,人工智能系统诊?#25472;?#32932;癌达到专业医生水平。

  通用人工智能尚处于起步阶段。人的大脑是一个通用的智能系统,能举一反三、融会贯通,可处理视觉、听觉、判断、推理、学习、思考、规划、设?#39057;?#21508;类问题,可谓“一脑万用?#34180;?#30495;正意义上完备的人工智能系统应该是一个通用的智能系?#22330;?#30446;前,虽然专用人工智能领域已取得突破性进展,但是通用人工智能领域的研究与应用仍然任重而道远,人工智能总体发展水平?#28304;?#20110;起步阶段。当前的人工智能系统在信息感知、机器学习等“浅层智能”方面进步显著,但是在概念抽象和推理决策等“深层智能”方面的能力还很薄弱。总体上看,目前的人工智能系统可谓有智能没智慧、有智商没情商、会计算不会“算计?#34180;?#26377;专才而无通才。因此,人工智能依旧存在明显的局限性,依然还有很多?#23433;?#33021;?#20445;?#19982;人类智慧还相差甚远。

  人工智能创新创业如火如?#34180;?/strong>全球产?#21040;?#20805;分认识到人工智能技术引领新一轮产业变革的重大意义,纷纷调整发展战略。比如,谷歌在其2017年年度开发者大会上明确提出发展战?#28304;印?#31227;动优先”转向“人工智能优先?#20445;?#24494;软2017财年年报?#29366;谓?#20154;工智能作为公司发展愿景。人工智能领域处于创新创业的?#25226;亍?#40614;肯锡公司报告指出,2016年全球人工智能研发?#24230;?#36229;300亿美元并处于高速增长阶段;全球知名风投调研机构CB Insights报告显示,2017年全球新成立人工智能创业公司1100家,人工智能领域共获得投资152亿美元,同比增长141%。

  创新生态布局成为人工智能产业发展的战略高地。信息技术和产业的发展史,就是新老信息产业巨头抢滩布?#20013;?#24687;产业创新生态的更替史。例如,传统信息产业代表企业有微软、英特尔、IBM、甲骨文等,互联网和移动互联网时代信息产业代表企业有谷歌、苹果、脸书、亚马逊、阿里巴巴、腾讯、百度等。人工智能创新生态包括纵向的数据平台、开源算法、计算芯片、基础软件、图?#26410;?#29702;器等技术生态系统和横向的智能制造、智能医疗、智能安防、智能零售、智能家居等商业和应用生态系?#22330;?#30446;前智能科?#38469;?#20195;的信息产业格局还没有形成垄断,因此全球科技产业巨头都在积极推动人工智能技术生态的研发布局,全力抢占人工智能相关产业的制高点。

  人工智能的社会影响日益凸显。一方面,人工智能作为新一轮科技革命和产业变革的核心力量,正在推动传统产业升级换代,驱动“无人经济”快速发展,在智能交通、智能家居、智能医?#39057;?#27665;生领域产生积极正面影响。另一方面,个人信息和隐私保护、人工智能创作内容的知识产权、人工智能系统可能存在的歧视和偏见、无人驾驶系统的交通法规、脑机接口和人机共生的科技伦理等问题已经显现出来,需要抓紧提供解决方案。

趋势与展望

  经过60多年的发展,人工智能在算法、算力(计算能力)和算料(数据)等“三算”方面取得了重要突破,正处于从?#23433;?#33021;用”到“可以用”的技术拐点,但是距离“很好用?#34987;?#26377;诸多瓶?#34180;?#37027;么在可以预见的未来,人工智能发展将会出现怎样的趋势与特征呢?

  从专用智能向通用智能发展。如?#38382;?#29616;从专用人工智能向通用人工智能的跨越式发展,既是下一代人工智能发展的必然趋势,也是研究与应用领域的重大挑战。2016年10月,美国国家科学技术委员会发布《国家人工智能研究与发展战略计划》,提出在美国的人工智能中长期发展策略中要着重研究通用人工智能。阿尔法狗系统开发团队创始人戴密斯·哈萨?#20154;?#25552;出朝着“创造解决世界上一切问题的通用人工智能?#38381;?#19968;目标前进。微软在2017年成立了通用人工智能实验室,众多感知、学习、推理、自然语言理解等方面的科学?#20063;?#19982;其中。

  从人工智能向人机混合智能发展。借鉴脑科学和?#29616;?#31185;学的研究成果是人工智能的一个重要研究方向。人机混合智能旨在将人的作用或?#29616;?#27169;型引入到人工智能系统中,提升人工智能系统的性能,使人工智能成为人类智能的自然?#30001;?#21644;拓展,通过人机协同更加高效地解决复杂问题。在我国新一代人工智能规划和美国脑计划中,人机混合智能都是重要的研发方向。

  从“人工+智能”向自主智能系统发展。当前人工智能领域的大量研究集中在深度学习,但是深度学习的局限是需要大量人工干预,比如人工设计深度神经网络模型、人工设定应用场景、人工采集和标注大量训练数据、用户需要人工适配智能系统等,非常费时费力。因此,科研人员开?#33034;?#27880;减少人工干预的自主智能方法,提高机器智能对环境的自主学习能力。例如阿尔法狗系统的后续版本阿尔法元从零开始,通过自我对弈强化学习实现围棋、国际象棋、日本将棋的“通用棋类人工智能?#34180;?#22312;人工智能系统的自动化设计方面,2017年谷歌提出的自动化学习系统(AutoML)试图通过自动创建机器学习系统降低人员成本。

  人工智能将加速与其他学科领域交叉渗透。人工智能本身是一门综合性的?#25226;?#23398;科和高度交叉的复合型学科,研究范畴广泛而又异常复杂,其发展需要与计算机科学、数学、?#29616;?#31185;学、神经科学和社会科学等学科深度融合。随着超分辨率光学?#19978;瘛?#20809;遗传学调控、透明脑、体细胞克隆等技术的突破,脑与?#29616;?#31185;学的发展开启了新时代,能够大规模、更精细解析智力的神经?#20223;?#22522;础和机制,人工智能将进入生物启发的智能阶段,?#35272;?#20110;生物学、脑科学、生命科学和心理学等学科的发现,将机理变为可计算的模型,同时人工智能也会促进脑科学、?#29616;?#31185;学、生命科学甚至化学、物理、天文学等传统科学的发展。

  人工智能产?#21040;?#34028;勃发展。随着人工智能技术的进一步成熟以及政府和产?#21040;繽度?#30340;日益增长,人工智能应用的云端化将不断加速,全球人工智能产业规模在未来10年将进入高速增长期。例如,2016年9月,咨询公司埃森哲发布报告指出,人工智能技术的应用将为经济发展注入新动力,可在现有基础上将劳动生产率提高40%;到2035年,美、日、英、?#38534;?#27861;等12个发达国家的年均经?#36855;?#38271;率可以翻一番。2018年麦肯锡公司的研究报告预测,到2030年,约70%的公司将采用至少一?#20013;?#24335;的人工智能,人工智能新增经济规模将达到13万亿美元。

  人工智能将推动人类进入普惠型智能社会。“人工智能+X”的创新模式将随着技术和产业的发展日趋成熟,对生产力和产业结构产生革命性影响,并推动人类进入普惠型智能社会。2017年国际数据公司IDC在《信息流引领人工智能新时代》白皮书中指出,未来5年人工智能将提升各行业运转效率。我国经济社会转型升级对人工智能有重大需求,在消费场景和行业应用的需求牵引下,需要打破人工智能的感知瓶?#34180;?#20132;互瓶颈和决策瓶?#20445;?#20419;进人工智能技术与社会各行各业的融合提升,建设若干标杆性的应用场景创新,实现低成本、高效益、广?#27573;?#30340;普惠型智能社会。

  人工智能领域的国际竞争将日益激烈。当前,人工智能领域的国际竞赛已经拉开帷幕,并且将日趋白热化。2018年4月,欧?#23435;?#21592;会计划2018—2020年在人工智能领域投资240亿美元;法国总统在2018年5月宣布《法国人工智能战略》,目的是迎接人工智能发展的新时代,使法国成为人工智能强国;2018年6月,日本《未来投资战略2018?#20998;?#28857;推动物联网建设和人工智能的应用。世界军事强国也已逐步形成以加速发展智能化武器装备为核心的竞争态势,例如美国特?#21183;?#25919;府发布的首份《国防战略》报告即谋求通过人工智能等技术创新保?#24535;?#20107;优势,确保美国打赢未来战争;俄罗斯2017年提出军工?#24403;А?#26234;能化?#20445;?#35753;导弹和无人机这样的“传?#22330;北?#22120;威力?#23545;觥?/p>

  人工智能的社会学将提上议程。为了确保人工智能的健康?#27801;中?#21457;展,使其发展成果造福于民,需要?#30001;?#20250;学的?#23884;认?#32479;全面地研究人工智能对人类社会的影响,制定完善人工智能法律法规,规避可能的风险。2017年9月,联合国犯罪和司法研究所(UNICRI)决定在海牙成立第一个联合国人工智能和机器人中心,规范人工智能的发展。美国白宫多次组织人工智能领域法律法规问题的研讨会、咨询会。特斯拉等产业巨头牵头成立OpenAI等机构,旨在“以有利于整个人类的方式促进和发展友好的人工智能?#34180;?/p>

态势与思考

  当前,我国人工智能发展的总体态势良好。但是我们也要清醒看到,我国人工智能发展存在过热和泡沫化风险,特别在基础研究、技术体系、应用生态、创新人才、法律规范等方面仍然存在不少值得重视的问题。总体而言,我国人工智能发展现状可以用“高度重视,态势喜人,差距不小,前景看好”来概括。

  高度重视。党中央、国务院高度重视并大力支持发展人工智能。习近平总书记在党的十九大、2018年两院院士大会、全国网络安全和信息化工作会议、十九届中央政治?#20540;?#20061;次集体学习等场合多次强调要加快?#24179;?#26032;一代人工智能的发展。2017年7月,国务院发布《新一代人工智能发展规划》,将新一代人工智能放在国家战略层面进行部署,描绘了面向2030年的我国人工智能发展路线图,旨在构筑人工智能先发优势,把握新一轮科技革命战略主动。国家发改委、工信部、科技部、教育部等国?#20063;?#22996;和?#26412;?#19978;海、广东、江苏、浙江等地方政府都推出了发展人工智能的鼓励政策。

  态势喜人。据清华大学发布的《中国人工智能发展报告2018》统计,我国已成为全球人工智能?#24230;?#36164;规模最大的国家,我国人工智能企业在人脸识别、语音识别、安防监控、智能音箱、智能家居等人工智能应用领域处于国?#26159;傲小?#26681;据2017年爱思唯尔文?#36164;?#25454;库统计结果,我国在人工智能领域发表的论文数量已居世界第一。近两年,中国科学院大学、清华大学、?#26412;?#22823;学等高校纷纷成立人工智能学院,2015年开始的中国人工智能大会已连续成功召开四届并且规模不断扩大。总体来说,我国人工智能领域的创新创业、教育科研活动非常活跃。

  差距不小。目前我国在人工智能?#25226;?#29702;论创新方面总体上尚处于?#26696;?#36305;”地位,大部分创新偏重于技术应用,在基础研究、原创成果、顶尖人才、技术生态、基础平台、标?#33034;?#33539;等方面距离世界领?#20154;?#24179;还存在明显差距。在全球人工智能人才700强中,中国虽然入选人数名列第二,但?#23545;?#20302;于约占总量一半的美国。2018年市场研究?#23435;?#20844;司Compass Intelligence对全球100多家人工智能计算芯片企业进行了排名,我国没有一?#31227;?#19994;进入前十。另外,我国人工智能开源社区和技术生态布局相对滞后,技术平台建设力度有待加强,国?#35270;?#21709;力有待提高。我国参与制定人工智能国际标准的积极性和力度不够,国内标准制定和实施也较为滞后。我国对人工智能可能产生的社会影响还缺少深度分析,制定完善人工智能相关法律法规的进程需要加快。

  前景看好。我国发展人工智能具有市场规模、应用场景、数据资源、人力资源、智能手机普及、?#24335;鶩度搿?#22269;家政策支?#20540;?#22810;方面的综合优势,人工智能发展前景看好。全球顶尖管理咨询公司埃森哲于2017年发布的《人工智能:助力中国经?#36855;?#38271;》报告显示,到2035年人工智能有望推动中国劳动生产率提高27%。我国发布的《新一代人工智能发展规划》提出,到2030年人工智能核心产业规模超过1万亿元,带动相关产业规模超过10万亿元。在我国未来的发展征程中,“智能红利”将有望弥补人口红利的不足。

  当前是我国加强人工智能布?#24103;?#25910;获人工智能红利、引领智能时代的重大历史机遇期,如何在人工智能蓬勃发展的浪潮中选择好中国路径、抢抓中国机遇、展现中国智慧等,需要深入思考。

  树立理性务实的发展理念。任何事物的发展不可能一直处于高位,有高?#21271;?#26377;低谷,这是?#20984;?#35268;律。实现机器在任意现实环境的自主智能和通用智能,仍然需要中长期理论和技术积累,并且人工智能对工业、交通、医?#39057;?#20256;统领域的渗透和融合是个长期过程,很难一蹴而就。因此,发展人工智能要充分考虑到人工智能技术的局限性,充分认识到人工智能重塑传统产业的长期性和艰巨性,理性分析人工智能发展需求,理性设定人工智能发展目标,理性选择人工智能发展路径,务实?#24179;?#20154;工智能发展举措,只有这样才能确保人工智能健康?#27801;中?#21457;展。

  重视固本强基的原创研究。人工智能?#25226;?#22522;础理论是人工智能技术突破、行业革新、产业化?#24179;?#30340;基石。面临发展的临界点,要想取得最终的话语权,必须在人工智能基础理论和?#25226;?#25216;术方面取得重大突破。我们要按照习近平总书记提出的支持科学家勇闯人工智能科?#35760;把亍?#26080;人区”的要求,努力在人工智能发展方向和理论、方法、工具、系统等方面取得变革性、颠覆性突破,形成具有国?#35270;?#21709;力的人工智能原创理论体系,为构建我国自主可控的人工智能技术创新生态提供领先跨越的理论支撑。

  构建自主可控的创新生态。我国人工智能开源社区和技术创新生态布局相对滞后,技术平台建设力度有待加强。我们要以问题为导向,主攻关键核心技术,加快建立新一代人工智能关键共性技术体系,全面增强人工智能科技创新能力,确保人工智能关键核心技术牢牢掌握在自己手里。要着力防范人工智能时代“空?#24149;?#39118;险,系统布局并重点发展人工智能领域的“新核高基?#20445;骸?#26032;”指新型开放创新生态,如产学研融合等;“核”指核心关键技术与器件,如先进机器学习技术、鲁棒模式识别技术、低功耗智能计算芯片等;“高”指高端综合应用系统与平台,如机器学习软硬件平台、大型数据平台等;“基”指具有重大原创意义和技术带动性的基础理论与方法,如脑机接口、类脑智能等。同时,我们要重视人工智能技术标准的建设、产品性能与系统安全的测试。特别是我国在人工智能技术应用方面走在世界前列,在人工智能国际标准制定方面应?#38381;?#25569;话语权,并通过实施标?#25216;?#36895;人工智能驱动经济社会转型升级的进程。

  推动共担共享的全球治理。目前看,发达国家通过人工智能技术创新掌控了产业链上游资源,难以逾越的技术鸿沟和产业壁垒有可能进一步拉大发达国家和发展中国家的生产力发展水平差距。在发展中国家中,我国有望成为全球人工智能竞争中的领跑者,应布局构建开放共享、?#35270;?#20215;廉、普惠全球的人工智能技术和应用平台,配合“一带一路”建设,让“智能红利”助推?#27493;?#20154;类命运共同体。

  作者:中央人民政府驻香港特别行政区联络办公室副主任、中国科学院院士

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网站编辑 - 王慧
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